近年來，云原生應用已成為許多企業構建可擴展應用的首選標準。在眾多云技術的進步中，無服務器架構脫穎而出，成為一種變革性的方法。易用性和效率是現代應用開發中最令人向往的特性，而無服務器架構提供了這些。這使得無服務器架構成為云服務提供商和用戶的游戲規則改變者。

對于希望采用這種方法構建應用的公司，主要的云服務提供商提供了多種無服務器解決方案。在本文中，我們將探討這種架構的特點、優勢和挑戰，以及一些使用場景。本文以 AWS 為例來探討這些概念，但這些概念同樣適用于所有主要的云服務提供商。

無服務器（Serverless）

無服務器并不意味著沒有服務器。它只是意味著這些服務的底層基礎設施由云服務提供商管理。這使得架構師和開發人員可以在不擔心管理基礎設施的情況下設計和構建應用。這類似于使用共享出行應用 Uber：當你需要出行時，你不必擔心擁有或維護一輛車。Uber 負責這一切，而你只需專注于到達目的地，并為出行付費。

無服務器架構提供了許多使其適合并吸引眾多使用場景的優勢。以下是一些關鍵優勢：

自動擴展

無服務器架構的最大優勢之一是它天生支持擴展。云服務提供商負責繁重的工作，提供近乎無限的開箱即用的擴展能力。例如，如果一個使用無服務器技術構建的應用突然流行起來，工具或服務會自動擴展以滿足應用的需求。我們無需在半夜醒來添加服務器或其他資源。

專注于創新

由于不再需要管理服務器，你可以專注于構建應用，為應用增長添加功能。對于任何規模的企業——無論是小型、中型還是大型——這種方法都有助于專注于真正重要的事情——業務增長。

成本效益

在傳統的服務器模型中，你通常會為未使用的資源付費，因為這些資源是預先購買的，即使它們未被使用也需要管理。無服務器通過轉向按使用付費的模式改變了這一點。在大多數情況下，你只需為你實際使用的資源付費。如果你構建的應用沒有立即獲得關注，你的成本將極低，就像只為一次會議付費，而不是一整年。隨著應用流量的增長，成本也會相應增長。

更快的上市時間

使用無服務器框架，你可以比傳統服務器模型更快地構建和部署應用。當應用準備就緒時，可以使用無服務器資源輕松部署。你無需花費時間管理服務器，而是可以專注于開發和添加新功能，以更快的速度推出它們。

減少運維工作

由于云服務提供商管理基礎設施，用戶無需擔心配置、維護、擴展或處理安全補丁和漏洞。

無服務器框架具有靈活性，可以應用于多種使用場景。無論是構建 Web 應用還是處理實時數據，它們都能為這些場景提供所需的可擴展性和效率。

使用 AWS 無服務器服務（AWS Serverless）構建 Web 服務 API

在討論了無服務器架構的優勢之后，讓我們來看一些實際的例子。在本節中，我們將使用 AWS 無服務器資源創建一個簡單的后端 Web 應用。

上述后端應用設計包含三層，為 Web 應用提供 API。部署到 AWS 后，網關端點可用于 API 調用。當用戶調用 API 時，請求通過 API 網關路由到相應的 Lambda 函數。對于每個 API 請求，Lambda 函數被觸發，并訪問 DynamoDB 以存儲和檢索數據。這種設計是一種精簡且成本效益高的解決方案，能夠隨著需求增長自動擴展，是構建低開銷 API 的理想選擇。這種設計中的各個組件能夠很好地集成在一起，提供靈活性。

這個架構中有兩大主要組件——計算和存儲。

無服務器計算

無服務器計算改變了云原生應用和服務的構建與部署方式。它承諾了一種真正的按使用付費模式，以毫秒級的粒度運行，不會浪費任何資源。由于其簡單性和經濟優勢，這種方法廣受歡迎，許多云服務提供商都支持這些能力。

使用無服務器計算的最簡單方式是向平臺提供按需執行的代碼。這種方法促成了函數即服務（FaaS）平臺的興起，專注于允許小段代碼（以函數形式表示）在有限時間內運行。這些函數由 HTTP 請求、存儲變更、消息或通知等事件觸發。由于這些函數在代碼執行完成后會停止運行，因此它們不會保留任何持久狀態。為了維護狀態或持久化數據，它們會使用像 DynamoDB 這樣提供持久存儲能力的服務。

AWS Lambda 能夠根據需求進行擴展。例如，在 2024 年的 Prime Day，AWS Lambda 處理了超過 1.3 萬億次調用。這種能力對于應對流量的突然激增至關重要。

無服務器存儲

在無服務器計算生態系統中，無服務器存儲指的是能夠自動擴展且無需用戶管理基礎設施的云存儲解決方案。這些服務具備多種能力，包括按需擴展、高可用性以及按使用付費。例如，DynamoDB 是一種完全托管的無服務器 NoSQL 數據庫，專為處理鍵值對和文檔數據模型而設計。它為需要在任何規模下保持一致性能的應用程序而構建，提供個位數毫秒級的延遲，并且能夠與其他許多服務無縫集成。

主要的云服務提供商提供了多種無服務器存儲選項，以滿足特定需求，例如 S3、ElastiCache、Aurora 等。

其他使用場景

在上一節中，我們討論了如何利用無服務器架構構建 Web 應用的后端 API。還有許多其他使用場景可以從無服務器架構中受益。其中一些使用場景包括：

數據處理

讓我們再探討一個例子，說明如何利用無服務器架構基于數據存儲中的數據變更通知服務。例如，在一個電商平臺中，假設在創建訂單時需要通知多個服務。在 AWS 生態系統中，訂單創建后可以存儲在 DynamoDB 中。為了通知其他服務，可以基于此存儲事件觸發多個事件。

通過 DynamoDB 流，當事件發生時可以觸發一個 Lambda 函數。該 Lambda 函數隨后可以將變更事件推送到 SNS（簡單通知服務）。SNS 作為通知服務，向對這些事件感興趣的多個其他服務發送通知。

實時文件處理

在許多應用中，用戶會上傳需要存儲、調整大小、轉換為不同格式并進行分析的圖像。我們可以通過以下方式使用 AWS 無服務器架構實現這一功能。當圖像被上傳時，它會被推送至配置為觸發事件以調用 Lambda 函數的 S3 存儲桶。Lambda 函數可以處理圖像，將元數據存儲在 DynamoDB 中，并將調整大小后的圖像存儲在另一個 S3 存儲桶中。這種可擴展的架構可用于處理數百萬張圖像，而無需管理任何基礎設施或進行任何人工干預。

無服務器的挑戰

無服務器架構提供了許多優勢，但也帶來了一些需要解決的挑戰。

冷啟動

當無服務器函數被調用時，平臺需要創建、初始化并運行一個新的容器來執行代碼。這個過程稱為冷啟動，可能會在工作流中引入額外的延遲。通過保持函數處于活躍狀態或使用預留并發等技術，可以幫助減少這種延遲。

監控與調試

由于可能存在大量的調用，監控和調試可能會變得復雜。在高負載的應用程序中識別和調試問題可能會很有挑戰性。建議配置 AWS CloudWatch 等工具用于指標、日志和警報，以解決這些問題。

盡管無服務器架構能夠自動擴展，但必須優化資源配置以防止瓶頸。合理的資源配置和實施成本優化策略是至關重要的。

總結

無服務器架構是向由無服務器計算和存儲支持的云原生應用開發邁出的重要一步。它被廣泛應用于多種類型的應用程序中，包括事件驅動的工作流、數據處理、文件處理和大數據分析。由于其可擴展性、敏捷性和高可用性，無服務器架構已成為各種規模企業的可靠選擇。

原文標題：From Zero to Scale With AWS Serverless，作者： Ravi Laudya